一种阻燃抗静电聚丙烯母粒及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及聚丙烯材料技术领域，特别涉及一种阻燃抗静电聚丙烯母粒及其制备方法和应用。


背景技术：

2.电器材料在日常生活中随处可见，由于多数火灾事故与电器的使用相关联，因此需要电器外壳材料具有良好的阻燃性能，特别是对密闭及高危环境中使用的电器阻燃要求更严，如矿井、舰船、交通工具中使用的电器对阻燃、抗静电要求更高。聚丙烯是用于生产电器外壳用的普遍原材料，但聚丙烯是一种遇火易燃、发烟、发热量高的原材料，其在火灾现场会产生大量烟雾，密闭环境下的大量烟雾往往是致命的。
3.目前工艺上普遍通过添加阻燃母粒或者直接添加阻燃剂的方式来提高塑料制品的阻燃性，市场上用于生产电器外壳用的阻燃母粒种类较多，高档的阻燃母粒虽然能使阻燃性能达到要求，而选用的阻燃剂往往是价格昂贵的磷氮系、溴-锑系列的阻燃剂和膨胀型阻燃剂，大大提高了母粒的售价。近几年，无机阻燃剂由于价格便宜，在阻燃领域的使用占比越来越高，但也面临着各种技术瓶颈，无机阻燃剂需达到80％以上的高填充量才可使母粒达到好的阻燃效果，但高填充量的母粒因无机阻燃填料的分散性问题，使得塑料制品机械强度受到影响。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明目的在于提供一种阻燃抗静电聚丙烯母粒及其制备方法和应用，本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒在提升塑料制品阻燃抑烟效果的同时还能保证制品的机械性能。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种阻燃抗静电聚丙烯母粒，包括以下质量份的成分：
[0007][0008][0009]
所述复合阻燃填料的成分包括水镁石、硅灰石和改性剂，所述改性剂包括非离子型抗静电剂。
[0010]
优选的，所述复合阻燃填料中，水镁石与硅灰石的质量比为7～8:1；
[0011]
所述改性剂的质量为水镁石和硅灰石总质量的0.8～1.2％。
[0012]
优选的，所述非离子型抗静电剂为非离子型乙氧基化硬脂酞胺和/或乙氧基化月桂酷胺抗静电剂。
[0013]
优选的，所述复合阻燃填料的粒径为4000～4500目。
[0014]
优选的，所述复合阻燃填料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]
将水镁石粉料、硅灰石粉料和改性剂混合，进行改性，得到复合阻燃填料。
[0016]
优选的，所述改性的温度为180～200℃，时间为25～35min。
[0017]
优选的，所述聚丙烯树脂的熔融指数为60～70g/10min；
[0018]
所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种或几种；
[0019]
所述抗氧剂为亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯和亚磷酸三辛酯中的一种或几种；
[0020]
所述润滑剂为单甘油硬脂酸酯、双甘油硬脂酸酯和聚乙二醇脂肪酸酯中的一种或几种。
[0021]
本发明提供了上述阻燃抗静电聚丙烯母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0022]
将聚丙烯树脂、复合阻燃填料、分散剂、润滑剂和抗氧剂混合，进行双螺杆挤出和造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯母粒。
[0023]
优选的，所述双螺杆挤出所用螺杆的长径比为35～45:1；
[0024]
所述双螺杆挤出的温度为160～200℃，转速为45～60hz。
[0025]
本发明提供了上述阻燃抗静电聚丙烯母粒作为电器外壳用母粒的应用。
[0026]
本发明提供了一种阻燃抗静电聚丙烯母粒，包括以下质量份的成分：聚丙烯树脂8～15份；复合阻燃填料85～90份；分散剂3～6份；润滑剂0.1～0.4份；抗氧剂0.1～0.4份；所述复合阻燃填料的成分包括水镁石、硅灰石和改性剂，所述改性剂为非离子型抗静电剂。本发明使用水镁石、硅灰石和非离子型抗静电剂改性剂组成的复合阻燃填料，其中水镁石是一种无毒、抑烟的阻燃剂，相比添加磷氮系、溴-锑系和膨胀型阻燃剂的成本低，更环保，而且搭配高长径比结构的针状硅灰石能够使母粒发挥机械补强作用；本发明利用非离子型抗静电剂对水镁石、硅灰石进行改性，能够提高复合阻燃填料在聚丙烯树脂中的相容性和分散性，搭配分散剂使用，在高填充量下，复合阻燃填料仍具有良好的分散效果，不会降低阻燃制品的机械性能。同时，非离子型抗静电剂还能提高阻燃抗静电聚丙烯母粒的抗静电效果。本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒用于生产电器制品外壳时具有抗静电、抑烟效果好、制品的机械强度好。实施例结果表明，本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒氧指数为25～26，最大烟密度为15％，热变形温度为106～107℃，邵氏硬度为41～42，拉伸强度为40.6～42.3mpa，缺口冲击强度为84～86j
·
m-1
，表面电阻为2
×
10
11
ω。
具体实施方式
[0027]
本发明提供了一种阻燃抗静电聚丙烯母粒，包括以下质量份的成分：
[0028][0029]
所述复合阻燃填料的成分包括水镁石、硅灰石和改性剂，所述改性剂包括非离子
型抗静电剂。
[0030]
以质量份数计，本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒包括8～15份的聚丙烯树脂。在本发明中，所述聚丙烯树脂的熔融指数优选为60～70g/10min，更优选为65g/10min。
[0031]
以所述聚丙烯树脂的质量份数为基准，本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒包括85～90份的复合阻燃填料，优选为86～88份。在本发明中，所述复合阻燃填料的成分包括水镁石、硅灰石和改性剂，所述改性剂为非离子型抗静电剂。
[0032]
在本发明中，所述水镁石中氢氧化镁的含量优选≥92wt％，更优选≥95wt％。
[0033]
在本发明中，所述硅灰石中硅酸钙的含量优选≥94％，更优选≥96％。在本发明中，所述硅灰石优选为针状硅灰石，所述硅灰石的长径比优选≥10：1，更优选为10～12:1。
[0034]
在本发明中，所述复合阻燃填料中，水镁石与硅灰石的质量比优选为7～8:1。
[0035]
在本发明中，所述改性剂包括非离子型抗静电剂。在本发明中，所述非离子型抗静电剂为非离子型乙氧基化硬脂酞胺和/或乙氧基化月桂酷胺抗静电剂。在本发明中，所述改性剂的质量优选为水镁石和硅灰石总质量的0.8～1.2％，更优选为1％。
[0036]
在本发明中，所述复合阻燃填料的粒径优选为4000～4500目，更优选为4200～4400目。
[0037]
在本发明中，所述复合阻燃填料的制备方法，优选包括以下步骤：
[0038]
将水镁石粉料、硅灰石粉料和改性剂混合，进行改性，得到复合阻燃填料。
[0039]
在本发明中，所述水镁石粉料优选通过水镁石精矿研磨得到。本发明对所述研磨的具体操作过程没有特殊的要求。在本发明中，所述水镁石粉料的粒径优选为4000～4500目，更优选为4200～4400目。
[0040]
在本发明中，所述硅灰石粉料优选通过硅灰石精矿研磨得到。本发明对所述研磨的具体操作过程没有特殊的要求。在本发明中，所述硅灰石粉料的粒径优选为4000～4500目，更优选为4200～4400目。
[0041]
在本发明中，所述混合和改性优选在高速改性机中进行。在本发明中，所述改性的温度优选为180～200℃，更优选为190℃；时间优选为25～35min，更优选为30min。
[0042]
以所述聚丙烯树脂的质量份数为基准，本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒包括3～6份的分散剂，优选为4～5份。在本发明中，所述分散剂优选为聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种或几种。
[0043]
以所述聚丙烯树脂的质量份数为基准，本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒包括0.1～0.4份的润滑剂，优选为0.2～0.3份。在本发明中，所述润滑剂优选为为单甘油硬脂酸酯、双甘油硬脂酸酯和聚乙二醇脂肪酸酯中的一种或几种。
[0044]
以所述聚丙烯树脂的质量份数为基准，本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒包括0.1～0.4份的抗氧剂，优选为0.2～0.3份。在本发明中，所述抗氧剂优选为亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯和亚磷酸三辛酯中的一种或几种。在本发明中，所述抗氧剂能够延缓母粒氧化过程的进行。
[0045]
本发明提供了上述阻燃抗静电聚丙烯母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
将聚丙烯树脂、复合阻燃填料、分散剂、润滑剂和抗氧剂混合，进行双螺杆挤出和造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯母粒。
[0047]
本发明对所述混合的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的混合方式
即可，具体的如搅拌混合。在本发明中，所述混合优选在高速混合机中进行。所述混合后，本发明优选将混合后的物料送入自动喂料器中，喂料器根据设置的投料参数自动放料到双螺杆挤出机的料斗中。
[0048]
在本发明中，所述双螺杆挤出所用螺杆的长径比优选为35～45:1，更优选为40:1。
[0049]
在本发明中，所述双螺杆挤出的温度优选为160～200℃，更优选为180～190℃，转速优选为45～60hz，更优选为50～55hz。
[0050]
在本发明中，所述双螺杆挤出时，各工作区段的温度优选为：一区160～170℃、二区163～173℃、三区165～175℃、四区168～178℃、五区170～180℃、六区175～185℃、七区180～190℃、八区185～190℃、九区185～195℃、模头190～200℃。
[0051]
在本发明中，所述阻燃抗静电聚丙烯母粒在制备聚丙烯材料时，在聚丙烯树脂中的添加量优选为25～35wt％，更优选为30wt％。
[0052]
本发明提供了上述阻燃抗静电聚丙烯母粒在制备电器外壳中的应用。
[0053]
下面结合实施例对本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0054]
实施例1
[0055]
将氢氧化镁含量≥93％水镁石精矿和硅酸钙含量≥94％的针状硅灰石精矿分别经研磨设备研磨至4000目，按水镁石和硅灰石的质量比为7:1比例于高速改性机中混合均匀，再将质量分数为粉料质量的1％的乙氧基化硬脂酞胺加入改性机中185℃改性30min后冷却备用，选用熔融指数为65g/10min的聚丙烯树脂为载体，按照比例为聚丙烯树脂10份，改性后的复合粉体85份，分散剂硬脂酸钙4份，润滑剂双甘油硬脂酸酯0.2份，抗氧剂亚磷酸三丁酯0.2份配料，于挤出机上170～200℃的温度下挤出造粒，将制备的母粒以质量30％的添加量添加到熔融指数相匹配的聚丙烯中制样测试。
[0056]
实施例2
[0057]
将氢氧化镁含量≥95％水镁石精矿和硅酸钙含量≥93％的针状硅灰石精矿分别经研磨设备研磨至4000目，按水镁石和硅灰石的质量比为8:1比例于高速改性机中混合均匀，再将1％的乙氧基化月桂酷胺加入改性机中180℃改性30min后冷却备用，选用熔融指数为65g/10min的聚丙烯树脂为载体，按照比例为聚丙烯树脂10份，改性后的复合粉体85份，分散剂聚乙烯蜡4份，润滑剂单甘油硬脂酸酯0.2份，抗氧剂亚磷酸三辛酯0.2份配料，于双螺杆挤出机上170～200℃的温度下挤出造粒，将制备的母粒以质量30％的添加量添加到熔融指数相匹配的聚丙烯中制样测试。
[0058]
实施例3
[0059]
将氢氧化镁含量≥95％水镁石精矿和硅酸钙含量≥93％的针状硅灰石精矿分别经研磨设备研磨至4000目，按水镁石和硅灰石的质量比为7:1比例于高速改性机中混合均匀，再将1％的乙氧基化月桂酷胺加入改性机中180℃改性30min后冷却备用，选用熔融指数为65g/10min的聚丙烯树脂为载体，按照比例为聚丙烯树脂11份，改性后的复合粉体84份，分散剂硬脂酸锌3.5份，润滑剂乙二醇脂肪酸酯0.25份，抗氧剂亚磷酸三辛酯0.25份配料，于双螺杆挤出机上170～200℃的温度下挤出造粒，将制备的母粒以质量30％的添加量添加到熔融指数相匹配的聚丙烯中制样测试。
[0060]
实施例4
79测试)、硬度(按照国标gb2411-80测试)、拉伸强度(按照国标gb1040-79测试)、缺口冲击强度(按照国标gb1043-79测试)和表面电阻(按照国标gb1410-78测试)，所得结果见表1。
[0072]
表1实施例和对比例所得聚丙烯制样的性能测试结果
[0073][0074][0075]
由表1可以看出，本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯母粒在提升塑料制品阻燃抑烟效果的同时还能保证制品的机械性能。
[0076]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。